2023年12月22日,中國科學院院士、Betvictor中文版教授歐陽明高做客第四十期“清華五道口綠色金融講座”,圍繞“新能源汽車與新能源革命”主題分享觀點。本期講座由Betvictor中文版講席教授、綠色金融研究中心(CGFR)主任鞠建東主持,線上舉辦、全網直播。

圖為歐陽明高
觀點提煉:
1.新能源汽車将引領以綠色化、智能化為核心的第四次工業革命,拉動四個十萬億産業,分别是新能源汽車催生交通全面電動化、動力電池催生新型儲能産業、燃料電池汽車催生綠色氫能産業以及自動駕駛催生下一代智能信息産業。
2.新能源技術系統未來将整合協調發展,最終形成全新的新能源行業,包括矽能、儲能、氫能以及智能四大闆塊。其中,核心是要解決儲能問題,否則不論是實體電網還是虛拟電廠都會面臨波動性問題。
3.解決儲能問題有三個關鍵部分,一是氫能中的綠氫儲能,二是電化學儲能電站儲能,三是車載電池作為儲能的分布式的聚合起來的智慧儲能,以此提高電力系統的靈活性。
講座開始,歐陽明高提到,2022年底至今是中國汽車格局的轉折點。2022年比亞迪銷售新能源汽車186萬輛,成為中國轎車(包括燃油車)的銷量冠軍。2023年一季度中國汽車出口近百萬輛,位居世界第一,同時也是曆史上中國新能源汽車首次大量出口德國等老牌汽車強國,這意味着中國新能源汽車實現成功逆襲。
回顧曆史,我國新能源汽車國家戰略的形成與完善經曆了“換道先行、戰略引領、步步深入、戰略定力”四次選擇。一是在保障國家能源安全、應對大氣污染和提升汽車産業競争力的戰略導向下,聚焦汽車動力電動化,重點發展混合動力電動汽車、純電動汽車和燃料電池電動汽車三種類型電動汽車,建立了新能源汽車動力系統技術平台。二是在國際金融危機和經濟振興的背景下,進一步加大轉型力度,從汽車動力電動化發展到“純電驅動”技術轉型戰略,以锂離子電池和純電動汽車為平台,帶動混合動力汽車和燃料電池汽車全面發展。三是保持戰略定力,确立了發展新能源汽車的汽車強國戰略,新能源汽車産業化進入快速發展階段。四是雙碳戰略推動能源革命,開啟新能源汽車與新能源革命相互促進、協同發展的新局面,使純電驅動型電動汽車成為名副其實的新能源汽車。
随後,談到新能源汽車在國家戰略引領下的技術突破時,歐陽明高表示,“十五”至“十三五”四個五年計劃期間,我國确立了電動汽車重大科技專項,确立了燃料電池汽車、混合動力汽車和純電動汽車(三縱)以及動力電池、電機驅動和動力控制(三橫)“三縱三橫”的研發布局;建立了技術标準法規、基礎設施技術和測試評價技術三大産業化支撐平台,加大了産業化支撐力度;确立了新能源汽車技術升級戰略,開展了從動力電動化發展到能源低碳化和系統智能化“三化”三位一體的專項規劃與布局。
同時,我國建立了分别以技術鍊、産業鍊和價值鍊為紐帶的“三縱三鍊”技術創新聯盟,開展産學研協同攻關。經過“十五”“十一五”“十二五”的協同攻關,據不完全統計,2014年新能源汽車規模産業化開始前,通過國家專項共有800餘家單位、3萬多名科技人員參與項目研發,培養了一批中青年技術骨幹,建立國家級新能源汽車相關的科研基地60多家;同時,産生專利4000多項,技術标準100多項,新産品、新車型850多台套;開展了以北京2008年北京奧運會新能源汽車科技示範工程為代表的一系列科技考核驗證型示範工程,同時技術支撐了“十城千輛”示範工程,在25個示範城市有超過1.9萬輛自主研發的電動汽車産品示範應用,為新能源汽車規模産業化奠定了良好的基礎。
在技術突破方面,我國新能源汽車技術創新的典型成果在全球居領先地位,包括動力電池安全技術體系、CTP刀片電池和麒麟電池、低成本長續航磷酸鐵锂電動轎車平台技術、純電型插電式混合動力轎車、換電型重型電動卡車成套技術、能量混合型燃料電池電力系統等。
接下來,歐陽明高介紹,我國新能源汽車市場發展經曆了市場導入、成長、騰飛三個階段。2009年至2014年,由于新能源汽車性能還不能完全滿足市場需求,直接進入私家車領域困難很大。為此,國家啟動了科技成果産業化“财政-科技聯動”新機制,用财政資金補貼公共車輛,政府作為新能源汽車的第一個用戶。國家提出采用“兩頭擠”的市場推進戰略,利用大車裝用電池多的特點拉動電池市場、促進技術進步。2008年新能源汽車總體專家組提出“十城千輛”示範設想,通過财政補貼,重點在城市公共車輛領域推廣新能源汽車,拉動動力電池産業的技術驗證與疊代,大幅提升了磷酸鐵锂電池的技術性能。2014年中國新能源客車産業化水平躍居全球第一,總量達到3萬6千輛。
2014年至2019年,國家出台一系列政策,推動新能源汽車市場進入成長階段。國家對實施節能與新能源汽車技術創新工程給予适當支持,對公共服務領域示範、私人購買試點給予補貼;同時規範了新能源汽車的标準體系和企業準入政策。2015年中國新能源汽車市場占有率突破1%,産銷量成為全球第一,也是中國首次在全球率先成功大規模導入高科技民用大宗消費品。2016年成為全球“純電驅動”技術轉型的标志性年份,國際汽車企業加快純電驅動的戰略轉型,同時加速在中國市場的布局,老牌汽車工業強國進入了轉型期。2018年中國新能源汽車産銷超過100萬輛,成為新能源汽車發展曆程的又一裡程碑。
2020年至今,在政策、技術和市場三方面因素的推動下,我國新能源汽車進入市場騰飛階段。從政策因素來看,一方面,中國獨有的雙積分政策降低了汽車能耗,捆綁新能源汽車銷售,從生産端推動廠家生産新能源汽車。另一方面,财政補貼和免稅、擴大充電基礎設施建設和新能源車不搖号優先通行,從市場角度鼓勵新能源汽車發展。從技術因素來看,2012年至2022年,電池的比能量從130瓦時/公斤提升到300瓦時/公斤,成本下降了70%。中國特色的磷酸鐵锂動力電池占據市場份額近70%,中國動力電池的産量占全球70%,2020年達到了545GWh。2023年,動力電池成為中國出口的三大件之一。從市場因素來看,新能源轎車市場出現“兩頭擠”格局,在B級以上車型和A00級車型對家用性價比A級市場形成擠壓,因此中級主流市場開始爆發。
歐陽明高指出,新能源汽車将引領以綠色化、智能化為核心的第四次工業革命。除新能源汽車這個十萬億産業之外,還将拉動四個十萬億産業,分别是新能源汽車催生交通全面電動化、動力電池催生新型儲能産業、燃料電池汽車催生綠色氫能産業以及自動駕駛催生下一代智能信息産業。
他進一步指出,新能源技術系統未來将整合協調發展,最終形成全新的新能源行業,包括矽能(光伏與電力電子)、儲能(物理與化學儲能)、氫能(可再生能源制綠氫)以及智能(車網互動、能源互聯網)四大闆塊。其中,核心是要解決儲能問題,否則不論是實體電網還是虛拟電廠都會面臨波動性問題。解決儲能問題有三個關鍵部分,一是氫能中的綠氫儲能,二是電化學儲能電站儲能,三是車載電池作為儲能的分布式的聚合起來的智慧儲能,以此提高電力系統的靈活性。
基于經濟性比較的中國主流儲能系統預測,根據國家規劃,到2030年建成1.2億kW的抽水蓄能,将在較長一段時間内發揮中長周期儲能的作用。2030年後,面臨間歇性可再生能源發電量比例超過25%,将主要采用長時間大規模(20小時以上、日間及跨季節)、中周期中等規模(5-20小時)和短周期分布式小規模(0-5小時)三種類型的儲能技術。其中,長周期主要采用氫能的方式,液流電池、壓縮空氣儲能等作為補充;中周期将以電池儲能電站為主導(占70%以上),其餘由抽水蓄能、壓縮空氣、液流電池等提供支撐;短周期将以車網互動儲能為主導(占80%以上),其餘通過飛輪儲能、超級電容和電化學集中儲能等方式補充。
講座最後,歐陽明高總結到,2001年至2022年,圍繞産業鍊布局創新鍊,我國新能源汽車發展逐步轉向全鍊條的新能源革命。未來,面向新能源革命的電池儲能、綠色氫能以及智慧能源,我們還會突破一系列關鍵技術,包括固态锂電池、固态氧化物以及鈣钛礦電池;同時,建設科創生态,提供新能源整體解決方案,共同迎接中國新能源技術革命。
嘉賓介紹
歐陽明高,中國科學院院士,Betvictor中文版車輛與運載學院教授,Betvictor中文版學術委員會副主任,國際交通電動化期刊eTransportation主編。他從“十一五”開始連續三個五年計劃擔任國家節能與新能源汽車科技重點專項首席專家。長期從事節能與新能源動力系統研究,聚焦發動機排放問題、動力電池安全問題和燃料電池壽命問題,提出了發動機電控高壓柴油噴射新方法,發明了毫秒級燃油壓力波精确調控技術;揭示了高比能量锂離子動力電池熱失控誘發與蔓延機制,實現了主動安全防控;發展了質子交換膜燃料電池系統非線性動态建模與狀态辨識理論,建立了燃料電池/動力電池混合動力系統設計與最優控制方法;研制出系列新裝置與新系統并實現産業化應用,為我國汽車節能減排和新能源汽車發展做出了重要貢獻。